Enzim catalase: ciri-ciri utama

Catalase - enzim mendapati organisma dalam hampir semua yang hidup. Fungsi utamanya - untuk memangkin penguraian hidrogen peroksida ke dalam bahan-bahan berbahaya untuk organisma. Catalase adalah amat penting untuk kehidupan sel-sel, kerana melindungi mereka dari kemusnahan oleh spesies oksigen reaktif.

gambaran Keseluruhan

Enzim catalase berkaitan dengan oxidoreductase - kelas atasan seperti enzim yang menjadi pemangkin pemindahan elektron daripada molekul reductant (penderma) kepada molekul oksida (penerima).

PH optimum untuk catalase dalam tubuh manusia adalah kira-kira 7, bagaimanapun, kadar tindak balas tidak berubah dengan ketara pada nilai indeks hidrogen 6,8-7,5. PH optimum untuk catalases lain yang terdiri dari 4 ke 11, bergantung kepada jenis organisma. Suhu optimum juga berbeza bagi seseorang adalah kira-kira 37 ^° C

Catalase - salah satu enzim terpantas. Hanya satu molekul adalah mampu menukarkan jutaan molekul hidrogen peroksida kepada air dan oksigen sesaat. Dari segi enzymology yang bermaksud bahawa sebilangan besar revolusi ciri enzim catalase itu.

struktur enzim

Catalase ialah tetramer empat rantai polipeptida, setiap yang mempunyai lebih daripada 500 asid amino panjang. Enzim terdiri daripada empat kumpulan heme porphyry, dan melalui yang bertindak balas dengan spesies oksigen aktif. kumpulan heme prostetik teroksida ialah catalase.

Sejarah penemuan

Catalase tidak diketahui oleh ahli-ahli sains 1818 tahun sehingga Louis Jacques Thénard ahli kimia ditemui dalam sel-sel hidrogen peroksida hidup tidak mencadangkan bahawa kemusnahan disebabkan oleh tindakan bahan biologi yang tidak diketahui.

Pada tahun 1900, seorang ahli kimia Jerman, Oskar Leo mula diperkenalkan istilah "catalase" untuk merujuk kepada bahan menguraikan peroksida misteri. Dia mampu untuk menjawab soalan, di mana enzim catalase yang terkandung. Hasil daripada pelbagai eksperimen Oskar Leo mendedahkan bahawa enzim ini adalah ciri-ciri hampir semua haiwan dan tumbuh-tumbuhan. Dalam sel hidup, serta banyak enzim lain, catalase terkandung dalam peroxisomes.

Pada tahun 1937 dia adalah yang pertama untuk menjadi kenyataan catalase daripada hati lembu. 250 kD - berat molekul enzim telah ditentukan pada tahun 1938. Pada tahun 1981 ahli-ahli sains telah menerima imej struktur tiga dimensi bovine catalase.

Pemangkinan hidrogen peroksida

Walaupun fakta bahawa hidrogen peroksida - produk banyak proses metabolik biasa, ia tidak berbahaya kepada badan.

Untuk mengelakkan kemusnahan sel-sel dan tisu, hidrogen peroksida mesti cepat ditukar kepada yang lain, kurang berbahaya kepada badan. Ia adalah untuk cabaran ini dan mengatasi permasalahannya enzim catalase - ia terurai peroksida untuk dua molekul molekul air dan molekul oksigen.

Reaksi hidrogen peroksida penguraian dalam tisu hidup:

2 H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

Mekanisme molekul enzim belahan hidrogen peroksida oleh catalase masih belum betul-betul difahami. Ia adalah dianggap bahawa tindak balas yang berlaku dalam dua peringkat - peringkat pertama yang terdiri daripada besi catalase kumpulan prostetik terikat kepada atom oksigen peroksida, ini menjana satu molekul air. Dalam langkah kedua heme teroksida berinteraksi dengan satu lagi molekul hidrogen peroksida, sekali gus membentuk satu lagi molekul air dan satu molekul oksigen.

Melalui tindakan ini enzim catalase untuk hidrogen peroksida, kehadiran bahan aktif dalam spesimen tisu mudah ditentukan. Ini menambah cukup untuk ujian sampel sejumlah kecil hidrogen peroksida dan memerhati tindak balas. Kehadiran enzim menceritakan pembentukan buih oksigen. Tindak balas ini adalah baik kerana ia tidak memerlukan apa-apa alat atau peralatan khas - ia boleh dilihat dengan mata kasar.

Perlu diingat bahawa ion daripada mana-mana logam berat boleh bertindak sebagai perencat noncompetitive daripada catalase. Tambahan pula, semua cyanide dikenali bertindak sebagai perencat yang kompetitif catalase, jika dalam banyak tisu hidrogen peroksida. Arsenat bertindak sebagai activators.

permohonan

Tindakan enzim catalase mengurai hidrogen peroksida telah digunakan dalam industri makanan - menggunakan enzim ini dikeluarkan daripada susu H ₂ O ₂ dengan penyediaan keju. Satu lagi aplikasi - pembungkusan makanan khas yang melindungi produk terhadap pengoksidaan. Catalase juga digunakan dalam industri tekstil untuk penyingkiran hidrogen peroksida daripada kain.

Ia digunakan dalam kebersihan kanta sentuh dalam kuantiti yang kecil. Beberapa disinfektan terdiri daripada hidrogen peroksida dan catalase digunakan untuk berpecah komponen ini sebelum menggunakan semula kanta.

aktiviti

Aktiviti catalase enzim bergantung kepada umur organisma. Tisu muda aktiviti enzim adalah lebih tinggi daripada mereka yang berusia. Dengan usia pada manusia dan pada haiwan aktiviti catalase beransur-ansur berkurangan akibat penuaan tisu dan organ-organ.

Menurut satu kajian baru-baru ini, penurunan aktiviti catalase adalah salah satu kemungkinan punca uban rambut. Hidrogen peroksida dihasilkan secara berterusan di dalam tubuh manusia, tetapi tidak ada bahaya - catalase terurai dengan cepat. Tetapi jika tahap enzim ini dikurangkan, ia adalah jelas bahawa tidak semua peroksida hidrogen dimangkinkan oleh enzim. Oleh itu, ia discolors dari dalam rambut dengan membubarkan pewarna semula jadi. Ini penemuan yang tidak dijangka sedang diuji oleh penyelidik, dan boleh memainkan peranan dalam pembangunan ubat-ubatan, menggantung uban rambut.